建筑基坑工程技术规范YB9258-97介绍.doc

唐业清王吉望顾晓鲁李虹 摘要介绍了我国行业标准建筑基坑工程技术规范(YB925897)的编制工作概况及主要内容。关键词基坑工程技术标准支护结构土压力现场监测Introduction to Technical Specifications for Foundation Pits Excavation for Buildings(YB925897)Tang YeqingWang Jiwang Gu Xiaolu Li HongAbstractThis article describes the main contents and the drawing-up of the said specifications.KeywordsFoundation pit excavation；Technical standards；Supporting strecture；Earth pressure；Field monitoring1编制工作概况根据建设部标准定额司的要求，由冶金部下达建筑基坑工程技术规范(YB925897)编制工作任务，冶金部建筑研究总院主持并邀请中国建筑科学研究院、北方交通大学、天津大学、同济大学共16个单位，25位长期从事基坑工程教学、科研和工程施工单位的专家参加编制，前后经历近4年的编制工作。经冶金部主管部门的审查批准，作为中华人民共和国行业标准，于1998年5月1日正式颁布实施。1998年8月由冶金出版社正式出版。2建筑基坑工程技术规范(YB925897)的主要内容本规范共19章，15条附录及条文说明。2.1总则与基本规定(1) 本规范根据国家标准建筑结构设计统一标准(GBJ6884)的基本原则制订。符号、计量单位和基本术语遵照建筑结构设计通用符号，计量单位术语(GBJ8385)的规定。对基坑工程，要确定其可靠度指标和相应的分项系数，尚需要做长期大量的工作，因此，本规范采用统一标准的原则并与有关国标规范相一致的实用方法：土压力计算取荷载分项系数为1，即用通常的方法计算；边坡稳定计算，取荷载分项系数为1，将原来的安全系数改称为综合抗力分项系数；当涉及到挡土结构(灌注桩、地下连续墙、内支撑等)本身的设计，如确定截面尺寸及配筋等，则作用其上的土压力等荷载乘以综合荷载分项系数1.25，作为荷载设计值。(2) 基坑工程的基本功能应满足：地下工程施工空间要求及安全；主体工程地基及桩基安全；环境安全，包括相邻地铁、隧道、管线、房屋建筑、地下公用设施等。基坑工程的极限状态分为承载力极限状态(土体失稳、挡土结构破坏、内支撑或锚固系统失效)及正常使用极限状态(基坑变形不影响基坑、相邻地下结构、相邻建筑、管线、道路等正常使用)。(3) 基坑工程应遵守本规范并结合地区规范及根据本地区或类似地质条件下的工作经验，因地制宜的设计、施工。同时，还需要结合工程进行施工过程的监测，用以对设计、施工方案作必要的修正，并对可能发生的危害进行预防。(4) 基坑工程根据土质条件、基坑深度、环境要求将基坑分作3个安全等级。按破坏后果划分安全等级。根据可能产生的后果(危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响)的严重性，其中包括邻近建筑物、地下市政设施、地铁等环境保护要求划分。基坑工程安全等级涉及3个方面：环境保护要求；基坑深度；工程地质、水文地质条件。环境保护主要指破坏可能造成的后果，也就是危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响严重性。结合基坑工程特点，保证邻近重要建筑物、地铁、主要地下市政设施的安全具有重要意义，需要作为1级。在深度方面，一般地说随着深度的增加危险性也增加，在本规范中以1层、2层、3层地下室一般具有的深度划分为3种等级：1级为破坏后果很严重；2级为破坏后果严重；3级为破坏后果不严重。在工程地质方面，本规范对一般软弱土层均可适用，但在水文地质方面，当存在流砂、管涌的地下水条件下，应严格做好基坑降水或止水，即使在深度较浅时，其安全等级也应提高12级。(5) 鉴于目前一些地区采用专家论证会的方式，可使基坑工程达到“技术先进、经济合理、安全适用、确保质量”的要求，起到很好的作用。因此本规范将这种做法列为建议的基本条款之一。2.2工程勘察(1) 鉴于当前对基坑开挖的岩土工程勘察重视不够，因此，一般情况下可结合拟建工程的详细勘察阶段同时进行。当不能满足时应专门进行补充勘察。基坑工程的成败，在很大程度上决定于地下水的情况，是否查清和是否采取了相应的措施。因此，特别注意查明地下水的贮存条件，含水层与隔水层的分布、岩性以及水位、水头等。(2) 基坑岩土工程勘察报告的内容，除应符合一般要求外，尚应包括下列内容：建议的坡率或支护类型，并论证实施这些建议的条件和设计、施工应注意的事项；提供基坑工程设计所需的参数指标；评价地下水对基坑工程的影响，对施工降水或截水的可能性和必要性进行论证，提出降水或截水方案的建议；评价场地周边的环境条件对基坑开挖、支护、降水(截水)的影响以及基坑开挖、支护、降水(截水)、回灌对周边环境条件的影响。提出设计、施工应注意的事项和必要的保护措施；对施工过程中形成流砂、流土、管涌及整体失稳等现象的可能性进行评价并提出预防措施。基坑工程设计计算时，计算指标、计算方法、安全度是配套的，故土的抗剪强度试验方法应慎重选取。三轴试验受力明确，又可控制排水条件，但取样和试验的难度大，故有经验的地区可作直剪试验。由于设计计算时，有的用总应力法，有的用有效应力法，故试验的排水条件应与计算方法一致。设计者采用有效应力计算时，可作三轴固结不排水剪切试验并测量孔隙压力。2.3土压力(1) 基坑支护结构承受侧向压力包括土压力、水压力及基坑周围的建筑物及施工荷载引起的侧向压力。土压力应根据土体经受的侧向变形的条件来确定。包括静止土压力、主动土压力、被动土压力或与侧向变形条件相应的可能出现的土压力。土压力的计算可采用库仑土压力理论或朗肯土压力理论。作用在基坑支护结构上的土压力应考虑场地的工程地质条件，支护结构相对于土体的位移、地面坡度，地面超越，邻近建筑及设施的影响，地下水位及其变化，支护结构体系的刚度，基坑工程的施工方法等影响因素。计算土压力强度标准值按抗剪强度的标准值、土的自重分项系数取1，按实际的重力密度计算。土体抗剪强度指标取标准值。(2) 基坑工程施工的过程中，四周土层的状态与天然状态相比有较多变化，包括基坑内外降水及固结，坑内是否设置有工程桩及其数量等。因土层条件改变而带来的一些有利因素，可通过适当提高强度指标的方法来予以考虑。工程实践证明，在基坑内侧进行被动区土层加固，可以提高土的弹性抗力系数或提高土体的被动抗力。被动区加固的做法，不同工程的差别很大，对被动区作用的加强程度也有很大的不同。因此，对此项加固作用，宜根据地区工程经验确定。2.4基坑稳定性基坑稳定性验算应包括如下内容：支护桩稳定入土深度；基坑底隆起稳定性；坑底渗流稳定性；基坑边坡整体稳定性。对不同情况(如不同设计状况、不同验算方法及不同土性指标)的基坑稳定性验算，其危险滑弧均应满足规范要求。2.5桩墙式支护结构(1) 支护结构可分为桩式和墙式两种形式。桩式支护结构一般用于2、3级基坑，确有技术经济依据时也可用于1级基坑；墙式支护结构用于防渗和环境保护要求较高的1、2级基坑。桩式支护结构可分为连续的板桩结构和分离的排桩结构。在无地下水或允许坑外降水时，宜采用排桩结构。在软弱含水地层中一般采用板桩结构；当设置止水帷幕时可采用排桩结构。根据需要可选用钻(冲)孔灌注桩、人工挖孔桩、钢筋混凝土板桩、钢板桩或型钢桩等形式和适宜的断面形状。墙式支护结构一般采用现浇钢筋混凝土地下连续墙，有条件时也可采用预制的钢筋混凝土地下连续墙或加有劲性钢筋的水泥土挡墙。分离式排桩结构必要时应采用横挡板、砖墙、钢丝网水泥砂浆或喷射混凝土等维护桩间土的稳定。当有上层滞水时，应在护壁上设泄水孔。桩墙式支护结构一般应设置内撑式或锚拉式支撑系统。有依据时，2、3级基坑也可采用悬臂式挡土结构；当基坑较深或土质较差，单层支撑不能满足挡土结构的受力或环境保护要求时，可采用多层支撑。周边环境不允许坑外降水时，支护结构应采取防渗止水措施，并在计算中考虑水压力对挡土结构的作用。(2) 支护结构的计算，应根据结构实际的工作条件，反映结构与土层的相互作用。根据结构特点、基坑规模、土层条件及桩墙变形后土层的应力状态等因素，结合工程经验，合理选择计算方法：支护结构抗倾覆稳定所需的入土深度可采用极限平衡法计算；3类基坑和地层较稳定、周围环境较简单的2类基坑，一般可采用极限平衡法计算支护结构的内力，但多支点结构及需要控制顶水平位移的悬臂结构宜采用土抗力法计算；1类基坑和地层软弱或环境条件复杂的2类基坑以及空间作用明显的基坑，宜采用土抗力法计算支护结构的内力及变形；当基坑周围有重要建筑物或地下构筑物需要保护时，可采用平面有限元法计算基坑开挖引起的位移。考虑到城市深基坑的四周常会遇到一些建筑物或构筑物，例如，为了保证基坑附近地铁的正常运营，必须对基坑开挖引起的地铁结构的沉降和倾斜进行极其严格的限制。在这种情况下，无论用极限平衡法或土抗力法均难以估算出开挖引起的地层位移，而需采用平面有限元法。2.6内支撑内支撑体系适用于由钢或混凝土材料组成的墙式支护结构或桩式支护结构。内支撑结构必须采用稳定的结构体系和可靠的连接构造。内支撑结构的常用形式有单层或多层平面支撑体系和竖向斜撑体系。内支撑结构设计应包括下列内容：支撑材料选择和结构体系的布置；支撑结构的内力和变形计算；支撑构件的强度和稳定验算；支撑构件的节点设计；支撑结构的安装和拆除设计。2.7喷锚支护与土钉墙(1) 喷锚支护结构由预应力锚杆(锚索、钢筋)、钢筋网、喷射混凝土面层和被加固土体等组成。适用于无流砂和无淤泥土层，并且基坑周围地下空间允许锚杆台占用的基坑边坡支护工程。基坑开挖深度一般不超过18m，对硬塑土层可适当放宽，对风化岩层可不受此限。喷射混凝土与锚杆结合的喷锚支护结构护坡方法，在各地基坑工程中已广泛使用，这是一种施工简便，工程造价相对较低，在低水位的支护工程中，很有发展前途的护坡方法。锚杆与土层锚杆的设计、施工方法要求与桩墙式支护结构相同，只是采用喷射混凝土加固面层，代替桩墙。这种土体加固形式，根据土质软硬变化条件可长可短，因地制宜的处理，可以得到更经济、有效的加固效果。(2) 土钉墙是以较密排列的插筋作为主要补强手段，通过插筋锚体与土体共同工作形成补强复合土体，达到稳定边坡的目的，适用于基坑以上土体的加固。土钉墙适用于地下水位以上或人工降水后的粘性土、粉土、杂填土及非松散砂土、卵石土等，不宜用于淤泥质土、饱和软土及未经降水处理地下水位以下的土层，护坡深度依土质条件、放坡条件及相邻环境而定，一般宜控制在515m深度。土钉墙也可与喷锚支护或其他护坡方法结合使用，形成组合式护坡。对变形有严格要求的护坡工程，土钉墙应做变形预测分析，符合要求后方可采用，一般不宜兼作截水结构，也不宜用于没有临时自稳能力的软弱土层。土钉材料的置入，可分为钻孔置入、打入或射入置入方式。常用钻孔注浆型土钉。2.8水泥土重力式挡墙(1) 基坑开挖前，在基坑四周用深层搅拌法将水泥浆与土拌合，形成块状连续壁，与壁间土组成复合式重力水泥土挡土结构，水泥土挡墙应具有截水和挡土的双重功能。水泥土挡墙适用于天然地基承载力标准小于140kPa的软土及场地较开阔、挖深不大于7m的基坑。水泥土挡墙横断面应为连续块体或格状结构，相邻两桩应搭接200mm。搅拌用水泥标号宜大于425号，掺灰量应不小于10%，宜用12%15%。应在水泥土单轴抗压强度达到设计要求时开挖基坑。(2) 水泥土挡墙整体稳定包括抗倾覆、抗水平滑动、抗圆弧滑动、抗基底隆起和抗渗稳定。2.9地下水控制(1) 在基坑开挖过程中，必须防止管涌、流砂、坑底隆起，做好对地下水的控制。基坑工程控制地下水的方法有重力排水、井点降水、止水。基坑工程中井点降水方案的选择与设计应满足以下要求：基坑开挖中地下水位保持在基坑底以下0.51.5m；深部承压水不引起坑底隆起；降水期间邻近建筑物及地下管线的正常使用。当基坑周围有建筑物、地下管线需要保护或坑外水位降低较多时，宜采用回灌措施。回灌措施包括井点回灌、砂井回灌、砂沟回灌等。重力排水应重视环境影响，必须调查基坑周围地表水是否可能对基坑边坡产生刷、潜蚀作用，宜在基坑外采取截水、封堵、导流等措施。(2) 采用基坑止水应因地制宜，必须查清场区及邻近场地的地层结构、水文地质特征，了解地下水渗流规律，基坑出水量、止水帷幕内外的水压力差和坑底浮力，以此作为止水帷幕或封底底板厚度设计的依据。当采用止水帷幕隔离地下水时，宜将墙体插入含水层底板以下12m，止水帷幕渗透系数宜小于1010-6cm/s。根据地质和环境条件，基坑止水可以和降水相结合使用。2.10土体加固(1) 当基坑工程存在下列情况时应考虑地基加固措施：基坑稳定抗力分项系数偏小；按预估的变形值不能满足环境保护要求；现有的地基条件不能满足开挖放坡、底板施工、设备道路临时荷载等项施工要求。(2) 坑内地基处理。坑内地基加固的目的有如下几种：减少挡土结构的水平位移，从而减少对周围环境的影响；坑底抗隆起；增加被动侧土抗力，弥补墙体插入深度的不足；坑底抗管涌。加固范围可以是整片的，条带的(与横向支撑同方向)或局部的，由计算或类似工程经验确定。必要时可对基坑底以上的土体适当加固。当坑底有大面积承压水，且难以用帷幕隔断时，可采用坑底满堂加固的方法。当挡土墙可能产生的沉降直接影响周围构筑物的安全时，应对挡土墙趾部分的地基土进行加固。(3) 坑外地基处理的目的主要是止水，也可以减少主动土压力。对于必须加以保护的构筑物地基，采用扰动性较小的地基处理方法进行加固，必要时尚需在基坑开挖过程中根据监测进行跟踪充填注浆。在开挖过程中，挡土结构局部坍塌、漏水需要进行地基加固时，应防止施工对支护结构安全的影响。(4) 必须注重因施工、工期条件、场地、环境条件等原因而采用地基加固措施。如在拥挤的城市环境中，苛刻的工期要求下进行深基坑开挖，采用合理的地基加固措施可以提高场地的利用率，保证开挖放坡、临时堆土等施工程序的顺利实施。2.11基坑开挖(1) 基坑开挖前，应根据工程结构形式、基坑深度、工程地质和水文地质条件、气候条件、周围环境、施工方法、施工工期和地面荷载等有关资料，确定基坑开挖方案和地下水控制方案。(2) 基坑开挖必须遵守“分层开挖、先撑后挖”的原则，撑锚与挖土配合，严禁超挖。在必要时，采用分块或分段、分层开挖，快挖快撑，对于每段的开挖及相应的撑锚应作时间限制。根据基坑工程设计所选定的主要施工参数、基坑规模、几何尺寸、支撑形式、开挖深度和地基加固条件，提出详细的可操作的开挖与支撑的施工程序及施工参数。开挖与支撑的施工程序基本是按分层、分区、对称、平衡的原则而制定的。基坑开挖中为确保基坑周围建(构)筑物的安全和支护结构的稳定，要求尽可能减少初始位移。根据时空效应的原理，遵循“分层、分区、分块、分段、抽槽开挖，留土护壁、先撑后挖、先形成中间支撑，后限时对称平衡形成端头支撑，减少无支撑暴露时间”的原则。根据“时空效应”原理及荷载均衡的要求，掌握每个分部开挖的空间几何尺寸和支护墙体开挖部分的无支撑暴露时间，科学地利用土体自身控制地层位移的潜力，以解决软土深基坑稳定和变形的问题。2.12逆作法(1) 基坑工程逆作法是应用地下结构自身的能力对基坑坑壁产生支护作用，来保证坑内土方的开挖和地下结构自身的施工。宜用于较深基坑且对基坑支护结构的水平变形有严格限制的情况。应解决土方开挖、上下层混凝土墙身的连接、临时立柱做法、侧墙与支护结构的连接、立柱与底板和楼盖间的连接、施工作业的程序等特殊技术，主要构造措施应在地下室施工图中作出。应事先进行技术经济论证，对施工过程中可能出现的问题作出对策。基坑工程安全等级为1级的工程或在地基上采用逆作法时，应由专家论证，做好可行性研究。(2) 根据对四周支护结构的支撑方法，逆作法可分为以下3类：全逆作法，利用地下各层钢筋混凝土整体肋形楼盖对支护结构形成水平支撑；半逆作法，利用地下各层钢筋混凝土整体肋形楼盖中先期浇筑的交叉肋梁对支护结构形成框格式水平支撑；部分逆作法，利用基坑内沿四周暂时保留的局部土方对支护结构形成水平支撑，即基坑中部用正作法，基坑边部用逆作法。2.13基坑变形的控制(1) 在密集的建筑群中间开挖基坑，支护设计除满足稳定性要求外，还必须考虑支护体系的变形对周边环境的影响。基坑开挖设计时选用的控制等级，应根据邻近工程或公用设施的位置、深度、重要性、基础与结构形式，对地基变形的敏感性等具体要求确定。在软土地区，开挖深度大于7m的基坑，除环境简单、基坑面积过大支护有困难外，不宜采用重力式支护体系。支护体系必须有良好的止水系统。当有渗漏发生时，特别在粉土、砂土土层中，必须及时采取有效的堵漏措施，制止非正常变形的发展。基坑内有古井、灌注桩顶成孔等可能造成涌水、流砂时，必须用粘性土等低透水材料回填。合理安排基坑的施工期。基坑开挖尽量避开雨季，寒冷地区还应避免越冬暴露。对于无支撑重力式围护体系，边长过大时，应采取中部加强的措施。在软土地区，支护体系的插入深度除满足稳定要求外，当有较好下卧土层存在时，支护体系的根部宜插入好土。当坑底土层比较软弱时，可对被动区进行加固。(2) 基坑工程施工，必须以缩短基坑暴露时间为原则，减少基坑的后期变形。基坑开挖前应做好准备工作。(3) 当基坑变形过大或环境条件不允许等危险情况出现时，可采取以下应急措施：底板分块施工；增设斜支撑。基坑周边环境允许时，可采用墙后卸土。基坑周边环境不允许时，可采用坑内底脚被动区压重。压重措施有：草袋土；填砂或填土。流砂严重情况紧急时，可采用坑内充水。(4) 基坑的最大水平位移值，与基坑开挖深度、地质条件及支护结构类型等有关。在基坑支护结构体系的设计满足正常的承载能力极限状态(承载能力和结构变形)要求时，支护结构水平